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Verfahren zur Herstellung eines Stromwandlers mit einem einteiligen
Isolierkörper Im Stromwandlerbau werden in neuerer Zeit immer häufiger Kerne aus
ferromagnetischem Werkstoff hoher Permeabilität verwendet, um die Leistung. und
Genauigkeit der Wandler zu erhöhen. Meist werden diese Kerne aus Bandmaterial in
Ringform gewickelt. Hierbei ergibt sich der geringste Stanzabfall, ein Umstand,
der bei dem verhältnismäßig hohen Preis des hochpermeablen Kernmaterials von Bedeutung
ist. Zu beachten ist, daß ein derartiger Eisenkern nach seiner letzten mechanischen
Verformung einer Wärmebehandlung unterzogen werden muß, damit er auch tatsächlich
die gewünschte hohe Permeabilität erhält. Die Bandkerne werden also erst entsprechend
gewickelt und dann, wenn sie die endgültige Form haben, der erforderlichen Wärmebehandlung
unterworfen. Einen so hergestellten Bandkern kann man aber nicht bei Einleiterstromwandlern
verwenden, deren Isolierkörper Schirme mit einem Außendurchmesser aufweist, der
größer als der Außendurchmesser des von dem Kern umgebenen Teils des Isolierkörpers
bzw. als der Innendurchmesser des Eisenkerns ist. Man hat sich dadurch zu helfen
versucht, daß man den Isolierkörper zweiteilig mit einer Fuge an der vom Eisenkern
umgebenen Flanschstelle ausgeführt hat. Eine solche Fuge ist aber bei Hochspannungsstromwandlern
wegen der dadurch bedingten Verringerung der Durchschlagssicherheit nachteilig und
unerwünscht. Ein anderer Weg, der die Verwendung solcher hochpermeabler Eisenlegierungen
ermöglicht, ist das Zusammenschichten des Eisenkerns aus einzelnen Streifen. Sofern
man ein hochpermeables Kerninaterial verwendet, welches nicht nur in Walzrichtung
die gewünschte hohe-Permeabilität hat, sondern
stanzfähig ist, kann
man auch in sonst üblicher Weise den Kern aus entsprechend gestanzten Teilen zusaininenschichten.
Nachteilig ist in beiden Fällen, daß die äußeren Abmessungen des Kerns größer als
bei einem gewickelten Bandkern werden. Bei gestanzten Blechen ist darüber hinaus
der Stanzabfall beträchtlich; er kann bis zu 5o % betragen. Im übrigen bedeutet
jede Stoßstelle trotz Überlappung der einzelnen Bleche einen zusätzlichen Magnetisiernngsverbrauch,
welcher um so höher wird, je größer die Zahl der Stoßstellen und je kürzer die Überlappungslänge
ist.
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Alle diese Nacheile, die der an sich erstrebten uinfangreicherenVerwendung
hochpermeablerKerne lies Stromwandlern entgegenstehen, lassen sich durch die Erfindung
vermeiden. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Stromt% andlers
mit einem einteiligen Isolierkörper, vorzugsweise Porzellanisolierkörper, und einem
Kern aus ferromagnetischem Werkstoff, der nach seiner letzten mechanischen Verformung
eine Wärmebehandlung benötigt. Erfindungsgemäß wird der aus Band bestehende Kern
auf den Isolierkörper vorzugsweise als Ringkern aufgewickelt und anschließend zusammen
mit dem Isolierkörper der erforder-1 ichenWärmebehandlung unterzogen. Die Sekundärwicklung
und die Primärwicklung können nach erfolgter Wärmebehandlung des Bandkerns aufgebracht
werden. Bei dieser Art der Herstellung ergibt sich, da ein Bandkern verwendet wird,
der geringste :V>fall an wertvollem Kernmaterial und eine günstige Kernform. Da
ein Bandkern pro Windung nur eine Stoßstelle aufweist und die Überlappungslänge
bei ihm am größten wird, nämlich gleich einer Windung, ist der davon abhängige Magnetisierungsbedarf
ein Minimum.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht also eine wirtschaftliche
Verwendung der teuren hochpermeablen Werkstoffe bei Stromwandlerkonstruktionen,
bei denen diese bisher gar nicht oder nur unter Inkaufnahme schwerwiegender Nachteile
und mit wesentlich höheren Kosten angewendet \\-erden konnten. Versuche haben gezeigt,
daß die üblicherweise !bei Stromwandlern, insbesondere für hohe Betriebsspannungen
benutzten Isolierkörper, vorzugsweise Porzellanisolierkörper, unter der für den
Kern erforderlichen Wärmebehandlung nicht leiden und daß durch diese auch die an
bestimmten Stellen der Isolierkörper aufgebrachten, z. B. aufrespritzten leitenden
Beläge nicht beschädigt werden.
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1)ie Erfindung ist nicht nur bei Einleiterstromwandlern der eingangs
geschilderten Art, sondern auch zur Herstellung von Stromwandlern mit einem einen
Querdurchgang aufweisenden Isolierkörper und von Stromwandlern mit einem U-förmig
oder zu einem Teil eines Kreises gebogenen Isolierrohr (U-Rohrwandlern bzw. Reifenwandlern)
mit Vorteil anwendbar.
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In den Abbildungen sind zwei Ausführungsbeispiele für nach dem Verfahren
gemäß der Erfindung hergestellte Stromwandler dargestellt. Die Abb. i zeigt einenEinleiterstromwandler,
dessenPorzellanisolierkürper mit ii bezeichnet ist. Das Porzellanrohr ii, welches
den Primärleiter 12 umgibt, weist, wie üblich, Schirme 13 mit einem :@ußendurchmesser
auf, der größer als der Außendurchmesser des von dem Eisenkern umgebenen mittleren
Teils des Isolierrohrs i i ist. Der Eisenkern 1,4 ist aus hochpermeablem Eisenhand
in Ringform um den Isolierkörperi i gewickelt und, nachdem er seine endgültige Form
erhalten hat, zusammen mit dem Isolierkörper i i der erforderlichen Wä rrnebehandlung
unterzogen worden. Danach wird die Sekundärwicklung 15 um den Bandkern 14 herumgewickelt.
Der Primärleiter 12 wird zweckmäßig auch erst nach Beendigung der Wärmebehandlung
des Eisenkerns in den Isolierkörper i i eingeführt. Die Anschlußklemmen für die
Sekundärwicklung sowie die Teile, mit denen der sekundärbewickelte Eisenkern am
Isolierkörper i i gehalten wird, sind in der Abbildung der besseren Übersicht wegen
nicht dargestellt. Auch die übliche Metallisierung des vom Eisenkern umgebenen Mittelteils
des Isolierkiirpers i i ist in der Abbildung fortgelassen.
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Die Abb.2 und 3 zeigen in zwei verschiedenen Ansichten bzw. Schnitten
ein :\usführungsbeispiel für einen nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten
Stromwandler finit einem einen Querdurchgang aufweisenden Isolierkörper. Der topfartige
Isolierkörper 16 besitzt einen mit ihm aus einem Stück bestehenden Querdurchgang
i7, welcher von der Primärwicklung 18 umschlungen ist und von dem die Sekundärwicklung
i9 tragenden Eisenkern 2o durchsetzt wird. Man kann den Isolierkörper 16 auch als
Hohlringkörper mit einem als Ausführungsisolator dienenden Fortsatz bezeichnen,
wobei die Primärwicklung i h in dem Hohlring,Jiegt, während der sekundiirlie\a-iclcelte
Eisenkern den unteren Teil des Hohlrings timfaßt. Der Eisenkern 2o ist aus hochperineahlem
Bandmaterial in Ringform um den Porzellan-hohlring herumgewickelt und dann zusammen
mit dem Isolierkörper 16 der erforderlichen Wärmebehandlung unterzogen worden. Erst
danach werden die Primärwicklung und die Sektindärwicklungaufgebracht. Besondersvorteilhaftistes,
wenn, wie in dem Ausführungsbeispiel der Abb. 2 und3 auch,dargestellt ist, der Querdurchgang
meinen kreisförmigen oder wenigstens praktisch kreisförinigen Querschnitt aufweist,
weil dann die Primärwicklung die.günstigste Form, nämlich die Kreisform erhält.
Ebenso vorteilhaft ist es, wenn, wie die Abb.2 und 3 ebenfalls zeigen, der Querdurchgang
in seiner Längsrichtung der Ringform des Eisenkerns angepaßt ist. Die zum Verständnis
der Erfindung nicht wesentlichen Teile, wie die Sekundärklemmen, die Befestigungsteile
für den Eisenkern, die Metallisierungen tisw., sind zur besseren Übersicht in den
Abb. 2 und 3 fortgelassen worden. Die Mittelebene des Eisenkerns braucht nicht,
wie in den Abb. 2 und 3 gezeichnet ist, senkrecht zu liegen: man kann den Eisenkern
im Bedarfsfall seitlich hochklappen, z. B. unter einem Winkel von 45° zur Mittelachse
des Isolierkörpers 16 geneigt an diesem befestigen. Dann ist die Bauhöhe des ganzen
Stromwandlers um die Stärke des sekundärbewickelten Eisenkerns geringer.
Wie
schon erwähnt, kann das Verfahren gemäß der Erfindung auch zur Herstellung von Stromwandlern
verwendet «-erden, welche ein U-förmig oder zu einem Teil eines Kreises gebogenes
Isolierrohr mit Schirmen aufweisen, durch das der Primärleiter ein- oder mehrmals
hindurchgeführt ist und dessen mittlerer Teil von dem die Sekundärwicklung tragenden
Kern umfaßt ist.
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Bei dem in den Abb.2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel können
Primär- und Sekundärwicklung gegeneinander vertauscht werden, d. h. die Wicklung
18 wird dann die Sekundärwicklung und die Wicklunk i9 die Primärwicklung. Der Eisenkern
2o würde sich in diesem Fall auf Hochspannungspotential' befinden und der ganze
Wandler umgekehrt wie in den Abbildungen gezeichnet aufgestellt werden. Schließlich
ist es darüber hinaus auch <lenkbar, den Eisenkern um den Querdurchgang 17 herumzuwickeln
und ihn danach zusammen mit dem Isolierkörper der Wärmebehandlung zu unterziehen;
anschließend wird er dann mit der Sekundärwicklung versehen und die Primärwicklung
um den Hohlring herumgewickelt. Letztere tritt dann an die Stelle des Eisenkerns
2o nebst aufgebrachter Sekundärwicklung i9 bei dem in den :UI). 2 und 3 dargestellten
Beispiel, während an die Stelle der Primärwicklung 18 der Eisenkern mit der aufgebrachten
Sekundärwicklung tritt. Selbstverständlich muß der Isolierkörper 16 in diesem Fall
entsprechend anders geformt sein, inbesondere damit n,an den Bandkern leichter um
den Querdurchgang herum einfädeln und wickeln .kann.